الموجات الميكانيكية المتوالية


I- الموجات الميكانيكية:

1- تعـــــــــريف:

الموجة الميكانيكية هي ظاهرة انتشار تشويه في وسط مادي مرن دون انتقال للمادة المكونة لهذا الوسط، و تكون مستعرضة إذا كان اتجاه تشويه الوسط عموديا على اتجاه انتشارها، و طولية إذا كان اتجاه تشويه الوسط على استقامة واحدة مع اتجاه انتشارها.

2- أمثلة لبعض الموجات الميكانيكية المستعرضة:

أ) مثـــــــــال 1:

نحدث في طرف حبل مرن أفقي متوتر تشويها عموديا عليه:

انقر هنا لمعاينة انتشارالموجة على طول حبل




نلاحظ أن نقط الحبل تتحرك عموديا إلى الأعلى و إلى الأسفل، في حين يكون اتجاه انتشار الموجة أفقيا.
بعد مرور الموجة، تستقر جميع نقط الحبل في موضعها الأصلي،إذن فخلال انتقال الموجة لا تنتقل المادة، و إنما يتم هناك انتقال الطاقة من نقطة إلى أخرى.

ب) مثـــــــــال 2:

عند وصول الموجة، يهتز المركب نحو الأعلى ، و بعد مرورها يعود إلى مكانه الأصلي.

ج) مثـــــــــال 3:

نسقط جسما صغيرا في ماء راكد بعد وضع قطعة فلين على سطحه، نلاخظ نشوء موجة دائرية سرعان ما تنتشر في جميع الاتجاهات، و عند وصولها إلى مكان تواجد قطعة الفلين، تهتز هذه الأخيرة رأسيا، ثم تعود إلى موضعها الأول.

3- أمثلة لبعض الموجات الميكانيكية الطولية:

أ) مثـــــــــال 1:

عند كبس بعض لفات نابض حلزوني و تحريرها، ينتشر التشوه المحدث على شكل انضغاطات و تمددات متتالية للفات النابض ، و يلاحظ أن تذبذب اللفات(التشويه) و انتشار الموجة يتمان في اتجاه طول النابض.

انتشار موجة طول نابض
أ) مثـــــــــال 2:

الصوت موجة ميكانيكية طولية تنتشر في جميع الاتجاهات، و يتطلب انتشارها وسطا ماديا مرنا (الصوت لا ينتشر في الفراغ).


انقر فوق الصورة لمعاينة محكاة انتشار الصوت

4- سرعة انتشار موجة:

أ) تعـــــــــــريف:
تعرف سرعة انتشار الموجة بالعلاقة:
d
v = ـــــــــ
Dt


حيث d المسافة التي تقطعها الموجة خلال المدة الزمنيةDt و وحدة سرعة الانتشار في النظام العالمي للوحدات هي: m/s
ب) سرعة موجة طول حبل متوتر:

تحدد العلاقة التالية تعبير سرعة انتشار الموجة طول حبل متوتر، توتره T بوحدة N و كتلته لوحدة الطول m بالوحدة kg/m.


ملحوظة 1:
كل نقطة M تكرر نفس حركة المنبع S بتأخر زمني t:

ملحوظة 2:
عند التقاء موجتين، فإنهما تتراكبان (أي تنضاف إحداهما إلى الأخرى)، و بعد الالتقاء يستمر انتشار كل منهما دون تأثير ناتج عن تراكبهما، بحيث تتابع كل موجة انتشارها بنفس المظهر و نفس سرعة الانتشار.



تطبيــــــــــــــق:
تنتشر موجة طول حبل متوتر كتلته m = 100g و طوله l = 8m و توتره T = 5N.
1. احسب سرعة انتشار الموجة على طول الحبل.
2. حدد المدة الزمنية التي تعبر خلالها الموجة الحبل كله.

تصحيــــــــح:
1. لدينا:
m = m/l = 0,1/8 = 0,0125kg/m


2. المدة الزمنية التي تعبر خلالها الموجة الحبل هي:
Dt = l/v = 8/20 = 0,4s

II- الموجات الكهرمغناطيسية:

الموجات الكهرمغناطيسية موجات مستعرضة تنتشر في الأوساط المادية و غير المادية، و سرعة انتشارها تختلف من وسط إلى آخر، حيث تصل هذه السرعة في الفراغ إلى القيمة: c=3.108 m/s





انقر فوق الصورة لمعاينة انتقال الموجة الكهرمغناطيسية

انقر هنا لمعاينة محاكاة جافا لموجة كهرمغناطيسية (Walter Fendt et Boubker Talioua)

III- الموجات الميكانيكية المتوالية:
1- تعـــــــــريف:

الموجة الميكانيكية المتوالية هي تتابع مستمر لإشارات ميكانيكية، ناتج عن اضطراب مصان و مستمر لمنبع الموجات.

2- مثـــــــــــال:

عندما تتساقط قطرات ماء من صنبور بالتتابع على ماء راكد، نحصل على موجة ميكانيكية متوالية تنثشر على سطح السائل.